混频器仿真实验报告

混频器仿真实验报告

一．实验目的

（1）加深对混频理论方面的理解，提高用程序实现相关信号处理的能力；

（2）掌握multisim实现混频器混频的方法和步骤；

（3）掌握用muitisim实现混频的设计方法和过程，为以后的设计打下良好的基础。

二．实验原理以及实验电路原理图

(一).晶体管混频器电路仿真

本实验电路为AM调幅收音机的晶体管混频电路，它由晶体管、输入信号源V1、本振信号源V2、输出回路和馈电电路等组成，中频输出465KHz的AM波。

电路特点：（1）输入回路工作在输入信号的载波频率上，而输出回路则工作在中频频率（即LC选频回路的固有谐振频率fi）。（2）输入信号幅度很小，在在输入信号的动态范围内，晶体管近似为线性工作。（3）本振信号与基极偏压Eb共同构成时变工作点。由于晶体管工作在线性时变状态，存在随U L周期变化的时变跨导g m(t)。

工作原理：输入信号与时变跨导的乘积中包含有本振与输入载波的差频项，用带通滤波器取出该项，即获得混频输出。

在混频器中，变频跨导的大小与晶体管的静态工作点、本振信号的幅度有关，通常为了使混频器的变频跨导最大（进而使变频增益最大），总是将晶体管的工作点确定在：U L=50~200mV，I EQ=0.3~1mA，而且，此时对应混频器噪声系数最小。

(二).模拟乘法器混频电路

模拟乘法器能够实现两个信号相乘，在其输出中会出现混频所要求的差频（ωL-ωC），然后利用滤波器取出该频率分量，即完成混频。

与晶体管混频器相比，模拟乘法器混频的优点是：输出电流频谱较纯，可以减少接收系统的干扰；允许动态范围较大的信号输入，有利于减少交调、互调干扰。

三．实验内容及记录

(一).晶体管混频器电路仿真

1、直流工作点分析

使用仿真软件中的“直流工作点分析”，测试放大器的静态直流工作点。

注：“直流工作点分析”仿真时，要将V1去掉，否则得不到正确结果。因为V1与晶体管基极之间无隔直流回路，晶体管的基极工作点受V1影响。若在V1与Q1之间有隔直流电容，则仿真时可不考虑V1的存在。

2、混频器输出信号“傅里叶分析”

选取电路节点8作为输出端，对输出信号进行“傅里叶分析”，参数设置为：

基频5KHz，谐波数为120，采用终止时间为0.001S，线性纵坐标请对测试结果进行分析。在图中指出465KHz中频信号频谱点及其它谐波成分。

注：傅里叶分析参数选取原则：频谱横坐标有效范围=基频×谐波数，所以这里须进行简单估算，确定各参数取值。

由图表可以看出，频率为465KHz的信号电压值最大，越靠近465KHz的谐波分量，电压越大。

(二).模拟乘法器混频电路

1、混频输入输出波形测试

在仿真软件中构建如图二所示模拟乘法器混频电路，启动仿真，观察示波器显示波形，分析实验结果。

在示波器上看，A通道为第一个乘法器的输出信号，B通道为第二个乘法器的输出信号，A通道的频率明显大于B通道，但其包络的变化规律不会发生变化。

2、混频器输出信号“傅里叶分析”

选取电路节点6作为输出端，“傅里叶分析”参数设置为：

基频10KHz，谐波数为60，采用终止时间为0.001S，线性纵坐标从输出频谱中找出最高频谱点500KHz中频信号成分，同时观察电路中较弱的其它谐波

成分。

压越大。

四．实验分析总结

(一).晶体管混频器电路

KHz MHz f f L S 465465.06.1065.2==-=-，与LC 选频回路的固有谐振频率相同，所以经过选频电路后，输出频率在465KHz 处的信号，由于谐振回路有一定的同频带，所以465KHz 附近的一些谐波分量也会输出，但是越远离465KHz,增益越低，有傅里叶分析的表格可以看出，它的电压值也越小。

(二).模拟乘法器混频电路

经过第一个乘法器，KHz f f L S 5.10995.01100=-=-；

经过第二个乘法器，KHz f f L S 5005.10991600≈-=-

所以明显的A 通道频率大于B 通道频率，而且通过选频电路后，在500KHz 时，电压值最大，500KHz 附近的一些谐波分量，越远离500KHz,增益越低，电压值也越小。

通过混频电路，输出信号只改变了频率大小，却不改变其变化规律，实现了频谱的搬移，有利于放大信号以及选频。